3D-tulostuksen hyödyntäminen työvälinevalmistuksessa
Moilanen, Tuomas (2018)
Moilanen, Tuomas
Oulun ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201804154699
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201804154699
Tiivistelmä
Opinnäytetyö tehtiin V.A.V. Group Oy:lle, joka valmistaa erilaisia tiivisteprofiileja ekstruusiomenetelmällä silikonista ja TPE-muovista. Työ aloitettiin, koska yritykseen hankittiin metallin 3D-tulostin, jolla on tarkoitus valmistaa ekstruusiosuuttimia.
Työssä suunniteltiin ekstruusiosuuttimissa käytettäviä modulaarisia osia, joilla nopeutetaan ja helpotetaan suuttimien suunnittelua ja valmistusta. Tavoitteena oli myös optimoida materiaalin käyttöä 3D-tulostuksessa, jotta tulostuksesta saataisiin mahdollisimman kustannustehokasta. Lisäksi tavoitteena oli laatia työohjeita 3D-tulostuksen vaiheisiin ja suuttimien suunnitteluun, joiden tarkoituksena on toimia apuna uusille työntekijöille.
Modulaaristen osien suunnittelussa käytettiin Inventor 3D CAD -ohjelmaa. Osista suunniteltiin erilaisia prototyyppejä. Prototyypeillä haettiin osien ulkoisia muotoja ja pohdittiin osien kiinnityksen eri vaihtoehtoja. Prototyypeillä testattiin myös, missä asennossa osat kannattaa tulostaa, jotta osille saadaan paras pinnanlaatu tärkeille pinnoille. Materiaalin käyttöä pyrittiin optimoimaan simuloimalla. Simulointi tehtiin Inventorin Stress Analysis -toiminnolla, jolla simuloitiin suuttimeen kohdistuvaa painetta eri materiaalivahvuuksilla. Työohjeita laadittiin 3D-tulostimen käytöstä saadun koulutuksen ja omien kokemusten perusteella. Niissä myös hyödynnettiin yrityksen vanhoja työohjeita ja 3D-tulostimen valmistajan käyttöohjeita.
Tuloksena opinnäytetyössä saatiin suunniteltua modulaariset osat. Osat toimivat mekaanisesti oikein tiivisteprofiilin valmistuksessa sekä helpottavat ja nopeuttavat uusien ekstruusiosuuttimien suunnittelua. Materiaalin käyttö optimoitiin modulaarista osista virtauksen kannalta edulliseksi. Ekstruusiosuuttimien materiaalin käyttöä voidaan optimoida hyödyntäen simuloinnista saatuja tuloksia. Tuloksista saadaan tietoa, kuinka paljon materiaalia suutin mahdollisesti tarvitsee tietylle paineelle. Työohjeet laadittiin 3D-tulostuksen eri vaiheisiin ja uuden suuttimen suunnitteluun.
Työssä suunniteltiin ekstruusiosuuttimissa käytettäviä modulaarisia osia, joilla nopeutetaan ja helpotetaan suuttimien suunnittelua ja valmistusta. Tavoitteena oli myös optimoida materiaalin käyttöä 3D-tulostuksessa, jotta tulostuksesta saataisiin mahdollisimman kustannustehokasta. Lisäksi tavoitteena oli laatia työohjeita 3D-tulostuksen vaiheisiin ja suuttimien suunnitteluun, joiden tarkoituksena on toimia apuna uusille työntekijöille.
Modulaaristen osien suunnittelussa käytettiin Inventor 3D CAD -ohjelmaa. Osista suunniteltiin erilaisia prototyyppejä. Prototyypeillä haettiin osien ulkoisia muotoja ja pohdittiin osien kiinnityksen eri vaihtoehtoja. Prototyypeillä testattiin myös, missä asennossa osat kannattaa tulostaa, jotta osille saadaan paras pinnanlaatu tärkeille pinnoille. Materiaalin käyttöä pyrittiin optimoimaan simuloimalla. Simulointi tehtiin Inventorin Stress Analysis -toiminnolla, jolla simuloitiin suuttimeen kohdistuvaa painetta eri materiaalivahvuuksilla. Työohjeita laadittiin 3D-tulostimen käytöstä saadun koulutuksen ja omien kokemusten perusteella. Niissä myös hyödynnettiin yrityksen vanhoja työohjeita ja 3D-tulostimen valmistajan käyttöohjeita.
Tuloksena opinnäytetyössä saatiin suunniteltua modulaariset osat. Osat toimivat mekaanisesti oikein tiivisteprofiilin valmistuksessa sekä helpottavat ja nopeuttavat uusien ekstruusiosuuttimien suunnittelua. Materiaalin käyttö optimoitiin modulaarista osista virtauksen kannalta edulliseksi. Ekstruusiosuuttimien materiaalin käyttöä voidaan optimoida hyödyntäen simuloinnista saatuja tuloksia. Tuloksista saadaan tietoa, kuinka paljon materiaalia suutin mahdollisesti tarvitsee tietylle paineelle. Työohjeet laadittiin 3D-tulostuksen eri vaiheisiin ja uuden suuttimen suunnitteluun.